Energie aus dem Stock Zur Bewirtschaftung der Robinie im Schnellumtrieb

26 Energie aus dem Stock Zur Bewirtschaftung der Robinie im Schnellumtrieb Energie aus dem Stock Zur Bewirtschaftung der Robinie im Schnellumtrieb JAN ENGEL 1 & DIRK KNOCHE 2 Im Rahmen des FNR-Verbundvorhabens FastWOOD soll das durch Kurzumtrieb mobilisierbare Biomassepotenzial der Robinie bewertet werden. Die beiden Projektpartner Landeskompetenzzentrum Forst Eberswalde (LFE) und Forschungsinstitut für Bergbaufolgelandschaften e.v. (FIB) entwickeln Konzepte zur effi zienten Verjüngung und Bestandesbehandlung von Robinienbeständen und der Gewinnung von Vermehrungsgut zur vorrangigen energetischen Nutzung. Modellbestände für eine Bewirtschaftung in kurzen Umtriebszeiten etabliert. Neben einer niederwaldartigen Behandlung steht die Erzeugung von Sondersortimenten, quasi als moderne Variante des historischen Mittelwaldes im Forschungsinteresse. In wiederholter Rotation lassen sich Standort-, Bestockungs- und Witterungseinfl üsse auf das Ertragsvermögen ableiten. Für den späteren Aufbau von Samenplantagen sind genotypisierte Plusbäume vegetativ zu vermehren. Einleitung Nach BUNDESAMT FÜR NATURSCHUTZ (2011) stocken in Deutschland etwa 14.000 ha Robinienbestände, wobei auf Brandenburg 8.100 ha entfallen (DSW 2009). Angesichts des prognostizierten Klimawandels dürfte diese vergleichsweise trockenresistente Baumart dort an waldbaulicher Bedeutung gewinnen. Ihre Fähigkeit zur Luftstickstoffbindung ermöglicht selbst auf wenig kulturfeundlichen Sonderstandorten, wie den humusarmen und bisweilen stark versauerten Kipprohböden des Braunkohlenbergbaus, einen zufriedenstellenden Biomassezuwachs (vgl. BARRETT et al. 1990, ERTLE, et al. 2008, FÜHRER 2005). Daneben bildet sie für ertragsschwache Agrarholzfl ächen eine willkommene Alternative zur wesentlich anspruchsvolleren Pappel (PE- TERS et al. 2007, RÉDEI & VEPERDI 2005). Bekanntlich ist die Robinie eine invasive und unduldsame Lichtbaumart (BÖHMER et al. 2000), deren Zuwachs sehr zeitig kulminiert (ERTELD 1951). So wird Ihr hohes Wuchspotenzial durch 80- bis 100-jährige Umtriebszeiten bzw. eine Zielstärke (BHD) >40 cm (MLUR 2004) kaum ausgeschöpft. Aufgrund der Überalterung vieler Bestände erreicht der laufende Zuwachs in Brandenburg nur etwa 50 % des standörtlich möglichen Niveaus. Näher betrachtet, werden jedoch Biomassebildung, Energieausbeute und Holzqualität entscheidend durch die Herkunftswahl beeinfl usst (BONGARTEN et al. 1992, SCHÜLER et al. 2006). Im Gegensatz zu Pappel oder Weide steht die züchterische Bearbeitung noch am Anfang: Herkunft und genetische Struktur der heimischen Bestände bedürfen dringend einer Aufklärung. Vorrangiges Projektziel ist es, dass energetisch nutzbare Biomassepotenzial der Baumart zu ermitteln. Es werden Die Robinie in Brandenburg In Brandenburg kommt die Robinie im ganzen Land vor, hat den Schwerpunkt ihrer momentanen Verbreitung jedoch in den östlichen und südlichen Landesteilen (Abb. 1). Abbildung 1: Verbreitungskarte der Robinie im Land Brandenburg (DSW 2010) 1) Forstoberinspektor JAN ENGEL, Dezernent im Projekt FastWOOD, Landeskompetenzzentrum Forst Eberswalde (LFE), Alfred-Möller-Straße 1, 16225 Eberswalde, Telefon 03334 65267, E-Mail: Jan.Engel@lfe-e.brandenburg.de 2) DR. DIRK KNOCHE, Abteilungsleiter Agro- und Forstökosysteme, Forschungsinstitut für Bergbaufolgelandschaften e.v. (FIB), Brauhausweg 2, 03238 Finsterwalde, Telefon 03531 790716, E-Mail: d.knoche@fi b-ev.de

Energie aus dem Stock Zur Bewirtschaftung der Robinie im Schnellumtrieb 27 Abbildung 2: Altersklassenverteilung (DSW 2011) Abbildung 3: Durchschnittliche Bestandesgrößen (DSW 2011) Abbildung 4: Flächenverteilung auf Trophiestufen (DSW 2011)

28 Energie aus dem Stock Zur Bewirtschaftung der Robinie im Schnellumtrieb In die Analyse sind nur die 4.223,7 ha im Datenspeicher Wald (DSW) erfassten Reinbestände aus dem Oberstand eingefl ossen. Rund 40 % der Fläche dieser Bestände liegt im Altersbereich von 61 80 Jahren, gefolgt von der Alters klasse 41 60 Jahre mit einem Flächenanteil von rund 1.200 ha. In den jungen Altersbereichen <20 Jahre stocken lediglich 298 ha (Abb. 2). Auffällig sind die geringen Größen der einzelnen Bewirtschaftungseinheiten. Aus der Gesamtzahl von 6.890 Reinbeständen ergibt sich rechnerisch eine durchschnittliche Bestandesgröße von 0,61 ha, wobei tatsächlich nur 1.073 Robinienbestände eine Fläche >1 ha einnehmen. 5.817 Bestände (84 %) umfassen weniger als 1 ha, lediglich 138 Bestände sind größer als 3 ha (Abb. 3). Entsprechend der Standortsansprüche der Robinie entfällt ihr Anbauschwerpunkt mit 65 % in den Trophiebereich Z bis M. Die Nährkraftstufe A ist mit nur 234 ha vertreten. Für weitere 630 ha Robinienbestände liegen allerdings keine Standortsangaben vor, dabei handelt es sich vor allem um Kippenerstaufforstungen des Braunkohlenbergbaus und Nichtholzbodenfl ächen (Abb. 4). Einen Eindruck der durchschnittlichen Ertragskenndaten vermitteln die fl ächengewogenen arithmetischen Mittelwerte von D13, Mittelhöhe, Vorrat (ha) und Zuwachs (pro ha und Jahr). Nach Tabelle 1 bilden diese Bestandesgrößen entsprechend der Alterklassen- und Flächenverteilung den schwachen Baumholzbereich ab. Anlage der Versuchsflächen zur Etablierung von Modellbeständen Flächenübersicht Über die Anbauschwerpunkte des mittleren und südlichen Brandenburgs verteilt wurden 9 Modellbestände ausgewählt und Versuchsfl ächen von bis zu 1 ha in Abhängigkeit der Stammzahl etabliert. Davon entfi elen jeweils 3 Bestände auf die Altersbereiche 0 20, 21 40, 41 60 Jahre (siehe Tabellen 2 & 3). Die Anlage der Flächen folgte der Praxis für langfristige forstliche Versuchsfl ächen der Deutschen Forstlichen Versuchsanstalten. Ihrer regionalen Bedeutung entsprechend fanden auch Kippenerstaufforstungen des Braunkohlenbergbaus Berücksichtigung. Das Hauptaugenmerk der Flächenauswahl lag auf grundwasserfernen, ziemlich armen bis mittel nährstoffversorgten, mäßig frischen Standorten (Z2, M2). Über die Fläche gewogene Mittelwerte (8.100 ha Oberstand, alle Bestandesmischungen, alle Eigentumsarten) D13: 26,3 cm Mittelhöhe: 18,6 m Vorrat pro ha: 221,4 Vfm Zuwachs pro ha und Jahr: 5,0 Vfm Tabelle 1: Ertragskenndaten der Robinie in Brandenburg (gewogenes arithmetisches Mittel), durchschnittlicher Vorrat und Zuwachs (DSW 2010) Hieraus lässt sich für Brandenburg eine jährlich nachhaltig nutzbare Holzmasse von etwa 30.000 Efm ableiten. Dabei ist zu beachten, dass der Datenspeicher Wald (DSW) nur rund 80 % der Waldfl äche abdeckt. Insbesondere für den Privatwald wurden die Bestandesdaten seit nunmehr über 20 Jahren nur fortgeschrieben. Viele Flächen in den Bergbaufolgelandschaften oder ehemalige nicht eingerichtete Bestände sind darin nicht enthalten. Der für die Versuchsfl ächen durch die Hiebsmaßnahme errechnete durchschnittliche Bestandesvorrat von 253,6 Vfm (Baumholz) pro ha (Tabelle 7) liegt jedoch im Bereich des theoretischen Wertes von 221,4 Vfm (Derbholz) aus der Berechung des Datenspeichers Wald, wenn man von einem mittleren Reduktionsfaktor für die Umrechnung von Baumin Derbholz = 0,8 nach MUCHIN et al. (2006) ausgeht. Im Landesforst Brandenburg wurden bei einer Robinienfläche von 1.190 ha (0,47 % der Holzbodenfläche) im Jahr 2010 rund 4.800 fm (enstpricht dem Durchschnitt der letzten drei Jahre) Robinienholz eingeschlagen, was einem durchschnittlichen Nutzungssatz von 4 Efm/ha entspricht. (Quelle: FBMS IT-Betrieb; GRAUDENZ 2011, mdl. Mitteilung). Damit wurde der nachhaltige Nutzungssatz nahezu ausgeschöpft. Der Anteil von Robinienbeständen in den sonstigen Waldeigentumsarten liegt mit 6.910 ha bei 1,15 %, Angaben über dort genutzte Holzmengen gibt es nicht. Abbildung 5: Lage der Versuchsfl ächen im Land Brandenburg (DSW 2 2010) Die Ausgangsbestände wurden nach einer Standortserkundung (SEA 95 und AG BODEN 2005), ertragskundlicher Aufnahme, der Auswahl von 36 Probebäumen in drei Qualitätsstufen pro Versuchsfläche sowie einer populationsgenetischen Charakterisierung (DNA-Marker) im März 2009 auf den Stock gesetzt und geräumt. Anschließend wurde jeder Wurzelstock eingemessen und dauerhaft nummeriert. Anschließend erfolgte eine Untergliederung in die vier Behandlungsvarianten: Niederwald I (1-jähriger Umtrieb) Niederwald II (2-jähriger Umtrieb) jeweils mit ausschließlicher Energieholzproduktion Mittelwald (4-jähriger Umtrieb) sowie Überhalt von hochwertigen Robinien (Zielstammzahl etwa 50 Stk. ha -1, ggf. Astung) mit bis zu 50-jähriger Umtriebszeit, Gewinnung von Vermehrungsgut Hochwald (Referenzfl äche) mit bis zu 80-jähriger Umtriebszeit

Energie aus dem Stock Zur Bewirtschaftung der Robinie im Schnellumtrieb 29 Fläche Oberförsterei Waldort Alter (2009) Standortsgruppe Natürliche Waldstandorte Koordinaten (ETRS 89) Flächengröße (m²) Schwenow 1 Schwenow Abt. 5191 c 5 19 K2 H5779338 R3435164 10.035 Schwenow 2 Schwenow Abt. 5186 b 3 45 Z2 H5778188 R3435003 4.411 Schwenow 3 Schwenow Abt. 5262 a 4 45 Z2 H5777390 R3426310 3.872 Schwenow 4 Schwenow Abt. 4560 a 0 62 M2 H5773291 R3441773 9.666 Schwenow 5 Schwenow Abt. 4563 a 6 68 M2 H5774325 R3441516 3.383 Müncheberg Müncheberg Abt. 6180 1 0 56 M2 H5823417 R3435838 5.733 Kippenstandorte Drebkau 1 Drebkau Abt. 981 2 3 20 k. A. H5714522 R3453922 5.747 Drebkau 2 Drebkau Abt. 973 2 1 23 k. A. H5712701 R3452105 4.457 Senftenberg Senftenberg Abt. 1621 a 4 43 Z2 H5707275 R3417973 8.441 k. A. = keine Angaben Tabelle 2: Übersicht der Versuchsfl ächen zur modellhaften Bewirtschaftung der Robinie im Kurzumtrieb Standort Fläche [ha] Alter Höhe [m] BON Quelle: DSW, 2009 BHD [cm] Bo Vorrat [Vfm ha -1 ] Erntemenge [Vfm ha -1 ] Quelle: HBF 2009, Holzaufmaß Natürliche Waldstandorte Schwenow 1 1,6 19 15,1-0,1 10 1,2 177,9 207,8 Schwenow 2 1,2 45 18,0 II,3 25 1,2 247,9 253,4 Schwenow 3 2,1 45 16,3 III,0 19 1,3 233,5 144,9 Schwenow 4 2,3 62 24,9 0,7 29 0,9 406,6 199,6 Schwenow 5 1,2 68 26,7 0,3 32 1,0 501,7 660,4 Müncheberg 1,4 56 25,6 0,1 29 0,4 184,9 174,1 Kippenstandorte Drebkau 1 5,9 20 12,8 I,6 12 1,0 92,5 135,7 Drebkau 2 1,2 23 11,9 II,7 14 1,0 95,8 206,5 Senftenberg 1,7 43 16,0 III,0 16 1,0 148,2 274,1 Alter des Ausgangsbestandes (01.01.2009), Waldzustandsdaten nach Datenspeicher Waldfonds (DSW2), BHD = Brusthöhendurchmesser, Bo = Bestockungsgrad, Vorrat = Derbholzvorrat (Ø >7 cm mit Rinde) Erntemenge nach Nutzung der Bestände entspricht Vfm (Ø <7 cm mit Rinde), da eine Ganzbaumnutzung erfolgte. Tabelle 3: Bestockungsverhältnisse (Ausgangssituation) der Versuchsfl ächen zur modellhaften Bewirtschaftung der Robinie im Kurzumtrieb Standortverhältnisse Die Versuchsfl ächen liegen in Brandenburg im Bereich des mäßig trockenen bzw. mäßig frischen Tiefl andklimas (t, m) in den forstlichen Wuchsgebieten 11 und 15 (Tabelle 4). Die durchschnittliche jährliche Niederschlagssumme liegt zwischen 606 bis 626 mm und es ist eine stark negative klimatische Wasserbilanz in der Vegetationsperiode (-82 bis -107 mm, Tabelle 5) zu verzeichnen. Die ph KCl-Werte auf den Versuchsfl ächen schwanken zwischen 3,2 und 4,6 und bewegen sich von Ober- zu Unterboden im Austauscher- bis Aluminium-Pufferbereich. Auf allen Standorten herrschen Reinsande bis schwach lehmige Sande vor, deren nutzbare Feldkapazität (nfk 100 cm) bei rund 110 mm liegt (gering bis mittel). Ausnahmen bilden die beiden Flächen Müncheberg und Schwenow 4 mit einer pfl anzenverfügbaren Wasserspeicherung von lediglich +/- 50 mm.

30 Energie aus dem Stock Zur Bewirtschaftung der Robinie im Schnellumtrieb Standort Klimastufe Wuchsgebiet Wuchsbezirk Natürliche Waldstandorte Schwenow 1 γ (t) Mittelbrandenburger Talsand- und Moränenland Beeskower Platte Schwenow 2 γ (t) Mittelbrandenburger Talsand- und Moränenland Beeskower Platte Schwenow 3 γ (t) Mittelbrandenburger Talsand- und Moränenland Koenigs Wusterhausener Talsand und Platten Schwenow 4 γ (t) Mittelbrandenburger Talsand- und Moränenland Beeskower Platte Schwenow 5 γ (t) Mittelbrandenburger Talsand- und Moränenland Beeskower Platte Müncheberg γ (t) Mittelbrandenburger Talsand- und Moränenland Strausberger Platte Kippenstandorte Drebkau 1 Ф (m) Düben-Niederlausitzer Altmoränenland Lausitzer Grenzwall Drebkau 2 Ф (m) Düben-Niederlausitzer Altmoränenland Lausitzer Grenzwall Senftenberg Ф (m) Düben-Niederlausitzer Altmoränenland Senftenberger kippenreiche Platte Tabelle 4: Lage der Versuchsfl ächen in forstlichen Wuchsgebieten Flächen Niederschlag [mm] Luft-Temperatur [ C ] Luft-Feuchtigkeit (relativ) [%] Potenzielle Evaotranspiration [mm] Klimatische Wasserbilanz [mm] Schwenow 1-5 607,0 (461,0) 8,6 (14,2) 78,2 (74,5) 607,0 (461,0) 24,2 (-98,9) Müncheberg 605,7 (343,0) 8,4 (14,1) 79,4 (76,1) 560,8 (425,3) 34,0 (-82,3) Drebkau 1-2 Senftenberg 626,2 (411,2) 8,6 (13,3) 78,4 (75,3) 613,5 (517,7) 12,7 (-106,5) Tabelle 5: Klimatische Situation auf den Versuchsfl ächen auf der Basis von Daten der nächstgelegenen Wetterstationen des Deutschen Wetterdienstes (DWD) im Zeitraum von 1961 1990. Angegeben sind die jährlichen Mittelwerte und in Klammern die Mittelwerte in der Vegetationsperiode Fläche Bodentyp (AG Boden 2005) Bodenart nfk 100cm [mm] PH KCl Standortsgruppe (SEA 95) Natürliche Waldstandorte Schwenow 1 Normbraunerde (BBn) Lehmiger Sand 119 3,5-4,1 K2 Schwenow 2 Braunerde-Treposol (BB-YU) Sand 107 3,8-4,4 Z2 Schwenow 3 Braunerde-Treposol (BB-YU) Sand 111 3,9-4,4 Z2 Schwenow 4 Normbraunerde (BBn) Sand 54 3,2-4,6 M2 Schwenow 5 Pseudogley-Braunerde (SS-BB) Lehmiger Sand 107 3,2-4,2 M2 Müncheberg Normbraunerde (BBn) Sand 48 3,8-4,6 M2 Drebkau 1 Drebkau 2 Senftenberg Normlockersyrosem (OLn); Kipp-Kohlesand (pq) über Kipp-Kohle-Kalklehmsand (pq) Normregosol (RQn); Kipp-Reinsand (q) Normregosol (Rqn); Kipp-Gemengesand (q/pq) Kippenstandorte Lehmiger Sand 109 7,7-8,4 k. A. Sand 69 5,9-7,2 k. A. Lehmiger Sand 83 3,7-4,0 Z2 Ökologische Gruppierung der Böden nach Pufferbereichen: Austauscher-Pufferbereich (ph 4,2 bis 5,0), Aluminium-Pufferbereich (ph 3,0 bis 4,2), (Ulrich 1981, AG Boden 2005) Tabelle 6: Bodenarten und Standortsgruppen der Versuchsfl ächen

Energie aus dem Stock Zur Bewirtschaftung der Robinie im Schnellumtrieb 31 Nutzung der Ausgangsbestände Holz und Schlagabraum wurden praxisüblich verwertet und für die stoffliche (Stamm-, Pfahl-, Industrieholz) bzw. energetische (Brennholz, Hackschnitzel) Nutzung ausgehalten. Dabei entfielen im Mittel aller Flächen rund 50 % der Biomasse auf Energieholz, bei den noch gering dimensionierten Jungbeständen bis zu 84 % (Tabelle 7). Der Stammholzanteil von unter 3 % war mit Ausnahme des 56-jährigen Bestandes Müncheberg und des 68-jährigen Bestandes Schwenow 5 vernachlässigbar. Hier wurden u. a. Industrieholz-Lang Sortimente für den GaLa- und Spielplatzbau erlösbringend ausgehalten. Die folgenden Abbildungen illustrieren den Ernte- und Entwicklungszyklus auf der Versuchsfl äche Drebkau 2. Abbildung 6.1 Abbildung 6.2 Abbildung 6.3 Abbildung 6.4 Abbildung 6.5 Abbildung 6.6 Abbildung 6.1: Fläche Drebkau 2 im März 2009 Ausgangsbestand Abbildung 6.2: Fläche Drebkau 2 im April 2009 nach der Beräumung Abbildung 6.3: Fläche Drebkau 2 im September 2009 mit einjährigem Aufwuchs Abbildung 6.4: Fläche Drebkau 2 im Januar 2010, Beerntung der einjährigen Parzelle Abbildung 6.5: Fläche Drebkau 2 im Januar 2010, Biomasseermittlung in Probekreisen Abbildung 6.6: Fläche Drebkau 2 im September 2010 mit ein- (2. Rotation) und zweijährigem Aufwuchs (links im Bild) Erntemenge pro Hektar (m³) Stammholz (m³) Industrieholz (m³) Pfähle (m³) Brennholz (m³) Versuchsfläche Hackschnitzel (m³) Schwenow 1 207,8 104,1 103,6 259,1 Schwenow 2 279,2 4,4 132,4 24,6 117,9 294,7 Schwenow 3 144,9 16,9 6,7 69,6 51,7 129,1 Schwenow 4 199,6 77,2 18,9 103,5 258,7 Schwenow 5 660,4 21,5 446,8 38,4 153,7 384,3 Müncheberg 174,1 33,8 48,4 6,4 85,5 213,7 Drebkau 1 135,7 52,2 83,5 208,8 Drebkau 2 206,5 4,8 86,3 30,2 85,3 213,2 Senftenberg 274,1 188,8 85,3 213,3 Durchschnitt pro Hektar SUMMEN: (srm³) 253,6 59,7 726,5 526,4 99,8 870,0 2.174,9 Tabelle 7: Nutzung der Ausgangsbestände nach Sortimenten

32 Energie aus dem Stock Zur Bewirtschaftung der Robinie im Schnellumtrieb Biomassepotenzial der ersten Rotation Ableitung einer Biomassefunktion Im Winterhalbjahr 2009/2010 erfolgte die Ernte des ersten einjährigen Aufwuchses motormanuell mit Freischneider in etwa 5 cm Sprosshöhe. Grundlage der Massenermittlung bildeten allometrische Biomassefunktionen des Typs: BM = a x D 00 b Dabei beruht die Zielgröße Biomasse in g (atro) der einzelnen Rute auf nur einer Erklärungsvariablen, hier ihrem Basisdurchmesser m.r. (D 00 ), vgl. KETTERINGS et al. (2001), RÖHLE et al. (2008). Je Fläche wurden 20 Austriebe vermessen, gewogen und laboranalytisch die Trockenmasse (105 C ) bestimmt. Die einzelnen Durchmesser-Biomassebeziehungen unterscheiden sich nicht signifi kant (MANTHE 2010). Auch ist die Wuchsform (Morphologie) der Ruten aus Stockausschlag und Wurzelbrut einander vergleichbar. Für die praktische Anwendung lässt sich daher eine allgemeingültige Schätzfunktion mit sehr hohem Bestimmtheitsmaß (R 2 = 0,8978) ableiten (Abbildung 7). Die hektarbezogenen Ertragsermittlung erfolgte mittels Stichprobenverfahren getrennt nach Stockausschlag und Wurzelbrut. Sie basiert auf rund 300 Ruten-Basisdurchmessern je Bestand, welche nach der Ernte in 6 zufällig verteilten variablen Probekreisen gemäß 3-Baum( Stock )- Stichprobe aufgenommen wurden. Bereits HARTMANN (2006) bzw. RÖHLE et al. (2008) zeigen, dass solche Stichprobenverfahren bei vertretbarem Messaufwand die besten Schätzergebnisse liefern. Erntemengen in einjährigem Umtrieb Die durchschnittliche Biomasseproduktion über alle Altersstufen und Standorte beträgt 4,34 t atro ha -1 a -1. Die Erträge schwanken um den Faktor 10 zwischen 0,75 t atro ha -1 a -1 (Schwenow 3, Z2) und 7,65 t atro ha -1 a -1 (Schwenow 1, K2). Der auffällig geringe Biomasseertrag im Altersbereich 40 Jahre ist auf den besonders ertragsschwachen Standort Schwenow 3 zurückzuführen, der durch die im ersten Umtrieb noch fehlende Fläche Senftenberg deutlich stärker ins Gewicht fällt. Eine klare Alters- oder Standortabhängigkeit ist bisher nicht erkennbar (Abbildung 8). Bisher konnte keine gesicherte Beziehung zwischen dem jährlichen Biomassezuwachs und dem Alter der Ausgangsbestände, des ph-pufferbereiches und dem Bodenwasserhaushalt nachgewiesen werden. Jedoch unterstreichen zahlreiche Arbeiten hier die Bedeutung der Bodeneigenschaften, insbesondere des pflanzenverfügbaren Wassers, der Bodendurchlüftung und der Durchwurzelungstiefe in Robinienbeständen (vgl. BONGARTEN et al. 1992). Das Massenverhältnis Wurzelbrut zu Stockausschlag variiert von 13 % bis 57 % (Ø 34 %). Aufgrund des relativ hohen Rindenanteils liegt der mittlere Wassergehalt der einjährigen Ruten zum Erntezeitpunkt bei beachtlichen 43,8 M.-%. Abbildung 7: Biomassefunktion über alle Modellfl ächen und Parzellen des einjährigen Umtriebs

Energie aus dem Stock Zur Bewirtschaftung der Robinie im Schnellumtrieb 33 Abbildung 8: Biomasseproduktion in einjähriger Rotation (erstes Jahr der Bewirtschaftung) Weitere Untersuchungen Holzphysik In einer zusammenfassenden Publikation der BUNDESFOR- SCHUNGSANSTALT FÜR FORST- UND HOLZWIRTSCHAFT (2001) und nach Untersuchungen von RICHERT et al. (2000) werden die holzphysikalischen Parameter für Robinienstammholz wie folgt angegeben (Tabelle 8). Im Rahmen der Untersuchungen des Projektes Fast- WOOD wurden über alle Flächen 297 Stammholz-Proben der Ausgangsbestände und 72 Proben aus dem einjährigen Aufwuchs durch das Labor der Professur für Forstnutzung der TU Dresden Fakultät für Forst-, Geo- und Hydrowissenschaften u. a. auf die Darrdichte untersucht. Der Mittelwert der Darrdichte für das untersuchte Stammholz liegt bei 0,7458 g/m³ (s=0,0544) und für die einjährigen Stockausschläge bei 0,5552 g/cm³ (s=0,0664). Dieser Unterschied erklärt sich nach DÜNISCH et al. (2008) durch die Eigenschaft σ- Mittelwert σ+ Gewicht frisch (kg/m³) 930 Rohdichte (0% darrtrocken) (g/cm³) 0,70 0,75 0,80 Rohdichte (12-15% Holzfeuchte) (g/cm³) 0,78 Biegefestigkeit (N/mm²) 133 150 167 Druckfestigkeit (N/mm²) 80 86 92 Zugfestigkeit (N/mm²) 130 164 200 Elastizitätsmodul (Biegung) (N/mm²) 14.500 16.200 17.900 Scherfestigkeit (N/mm²) 16 18 20 Härte BRINELL (N/mm²) 31 37 43 Tabelle 8: Holzphysikalische Eigenschaften von Robinienholz Stammholz Ausgangsbestände (n=33) % vom Mittel Kernholz Mittelwert Kernholz 18.538 100,0 Heizwert (kj/kg wasserfrei) Stockausschlag (1.Umtrieb) (n=28) % vom Mittel Splintholz Mittelwert Splintholz 18.208 98,2 17.493 100,0 Mittelwert Rinde 18.672 100,7 19.090 109,1 Tabelle 9: Heizwerte von Robinien-Stammholz und Ruten aus einjährigem Umtrieb im Vergleich

34 Energie aus dem Stock Zur Bewirtschaftung der Robinie im Schnellumtrieb höhere Dichte des Kernholzes und den im Verhältnis geringeren Rindenanteil bei Stammholz. Der Vergleichswert für Hxbrid-Pappeln im Kurzumtrieb liegt im Mittel zwischen 0,33 und 0,47 g/cm³ (SACHSSE 1979, DINUS et al. 1990). Dadurch haben Robinien-Hackschnitzel eine höhere Energiedichte, was z. B. reduzierte Transportkosten zur Folge hat. Der Heizwert (Tabelle 9) wurde nach DIN 51900 anhand von 33 Proben (Stammholz) und 28 Proben (einjährige Ruten), die repräsentativ nach Altersbereich, Standort und Qualitätsstufe ausgewählt wurden, bestimmt. Auffällig ist der hohe Heizwert der Rinde gegenüber Splint- und Kernholz und der erwartungsgemäß geringere Heizwert des einjährigen Umtriebes im Vergleich zu Stammholz, was noch statistisch im Hinblick auf die Einfl üsse von Standort und Alter des Ausgangsbestandes zu überprüfen ist. Zur Einordnung seien hier Faustzahlen für Heizwerte anderer Holzarten und Brennstoffe (bezogen auf das Trockengewicht) genannt. Buche 14.400 kj/kg Eiche 15.100 kj/kg Birke 15.500 kj/kg Tanne 16.200 kj/kg Steinkohle 29.780 kj/kg Braunkohle 17.000 kj/kg Braunkohlenbriketts 19.259 kj/kg Dieselöl und leichtes Heizöl 42.705 kj/kg Populationsgenetik Für populationsgenetische Untersuchungen durch das Institut für Forstgenetik am Johann-Heinrich von Thünen- Institut (Dr. Heike Liesebach) wurden pro Versuchsparzelle je 3 Proben von Stämmen der Qualitätsstufen gut-mittelschlecht, also insgesamt 324 Stück, entnommen. Diese werden aktuell mit DNA-Fingerprint-Methoden (nukleare Mikrosatellitenmarker) am vti-institut für Forstgenetik untersucht. Erste Ergebnisse der Mitte Januar 2011 angelaufenen genetischen Charakterisierung deuten auf teilweise klonale Strukturen auf den Flächen hin. Die für die Baumart Robinie typische vegetative Ausbreitung über Wurzelausläufer führt üblicherweise zu mehr oder weniger großen Klonkomplexen aus Bäumen mit identischem Genotyp. Dies wurde sowohl im natürlichen Verbreitungsgebiet als auch in Aufforstungsbeständen (HERTEL & SCHNECK 2003, JUNG et al. 2009) mit genetischen Markern nachgewiesen. Da der Biomasse-Ertrag von Robinien wesentlich mit einer Familien- und Klonselektion verbessert werden kann (BONGARTEN et al. 1992, DINI-PAPANASTASI 2008), muss auch bei den hier beschriebenen Versuchen davon ausgegangen werden, dass der Ertrag von einer evtl. vorhandenen Klonstruktur auf den Versuchsfl ächen und -parzellen beeinfl usst wird. Die Kenntnis der genetischen Struktur dieser Flächen ist deshalb eine Voraussetzung für eine sachgerechte Auswertung und Interpretation der gewonnenen ertragskundlichen Versuchsdaten. Bedeutung für die forstliche Praxis und Ausblick Auf Versuchsfl ächen im Land Brandenburg werden neue waldbauliche Konzepte für eine energetische und stoffl iche Verwertung der Robinie erprobt. Ziel ist die Mobilisierung bisher ungenutzter, aber nachhaltig verfügbarer Holzreserven im Sinne des Nationalen Biomasseaktionsplans für Deutschland (BMELV & BMU 2009). Keinesfalls verbindet sich damit ein fl ächenrelevanter Robinienanbau zu Lasten standortheimischer Laubbaumarten ( Grüner Ordner, MLUR 2004). Es geht vielmehr um betriebswirtschaftlich sinnvolle Behandlungsalternativen für vorhandene, waldbaulich schwierige Ausgangsbestände. Bereits im einjährigem Aufwuchs zeigt die Robinie auf mäßig frischen, schwach bis mittel nährstoffversorgten Sanden (Z2, M2, K2) des nordostdeutschen Tiefl andes einen viel versprechenden Biomassezuwachs. Realisierbar sind Erträge von knapp 8 t atro ha -1 a -1, jedoch streuen die Leistungswerte in Abhängigkeit von der Bestockungssituation (Stammzahlhaltung der Ausgangsbestände, Stockausschlagfreudigkeit) und des Standortes erheblich. Der mit Ø 34 M.-% hohe Wurzelbrutanteil kann zu einer weiteren Ertragsverbesserung in Folgerotationen bzw. bei mehrjährigen Umtriebszeiten führen. Gerade in stammzahlarmen, inhomogenen und qualitativ unbefriedigenden Erntebeständen eröffnen sich Perspektiven für ein waldbauliches Handeln jenseits der reinen Energieholzproduktion. Als problematisch wird neben den gesetzlichen Anforderungen einer ordnungsgemäßen Waldbewirtschaftung (Einstufung als Kurzumtriebsplantage, Mindestumtriebszeiten) insbesondere der Einsatz rationeller Erntetechnologien für kleine Flächen mit gering dimensioniertem, aber stammzahlreichem Aufwuchs angesehen. So dürften die reinen Erntekosten etwa 90 % des Bewirtschaftungsaufwandes ausmachen (vgl. BALLY et al. 1997). Zwar entfallen in niederwaldartiger Nutzung Investitionen für Bestandesbegründung und -pfl ege, im Gegensatz zu Agrarholz ist jedoch eine fl ächige Befahrung aus Bodenschutzgründen (Zertifi - zierung) und zur Sicherung des Stockausschlagvermögens nicht möglich. Zudem erfordert der hohe Wassergehalt des feldfrischen Robinienholzes kurze Transportwege oder eine örtliche Vortrocknung von Ruten bzw. Hackschnitzeln. Für die nächsten Rotationszyklen gilt es verlässliche Zuwachszahlen, die ertragsbestimmenden Erklärungsvariablen und plausible Ertragsfunktionen zu ermitteln. Hierauf basierend lässt sich der optimale Erntezeitpunkt festlegen und eine betriebswirtschaftliche und technologische Verfahrensbetrachtung durchführen. Schließlich soll ein Kriterienkatalog zur Auswahl geeigneter Ausgangsbestände abgeleitet werden. Zusammenfassung Für eine effi ziente Verjüngung, Bewirtschaftung und Saatgutgewinnung der Robinie wurden 9 Modellbestände in den Altersbereichen 20, 40, 60 Jahre angelegt, um Konzepte für eine ertragreichere Bewirtschaftung und erfolgversprechende Verjüngung der in Brandenburg auf rund 8.100 ha vorhandenen Robinienbestände zu etablieren. Auf den Versuchsfl ächen zeigte sich eine hohe Wüchsigkeit der Stockausschläge und der Wurzelbrut im ersten Jahr. Die durchschnittliche oberirdische Biomasseprodukti-

Energie aus dem Stock Zur Bewirtschaftung der Robinie im Schnellumtrieb 35 on (Holzmasse ohne Blätter) über alle Altersbereiche und Standorte liegt bei rund 4 t atro ha -1 a -1 (Stockausschlag und Wurzelbrut). Weitere Untersuchungen sollen mit statistischen Methoden die Abhängigkeit von Standort, Ausgangsalter und Bewirtschaftungszyklus auf die Biomasseleistung aufklären. Der hohe und möglicherweise noch zunehmende Anteil der Wurzelbrut eröffnet Perspektiven für waldbauliches Handeln über die reine Energieholzproduktion hinaus. Problematisch wird zum jetzigen Zeitpunkt der Einsatz geeigneter Erntetechnologie für kleine Flächen und einen gering dimensionierten einjährigem Aufwuchs sowie der hohe Wasseranteil bei der Ernte gesehen. Dieser erfordert für waldfrische Ware kurze Transportwege zum Verbraucher bzw. Lagermöglichkeiten zur Trocknung. Danksagung Dieses Projekt wird gefördert vom Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) durch die Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe (FNR) unter den Förderkennzeichen 22023707 und 22011407. Die Bearbeiter danken ausdrücklich dem Landesbetrieb Forst Brandenburg (LFB) mit seinen beteiligten Dienststellen für die exzellente Unterstützung bei der Auswahl, Anlage und Bewirtschaftung der Versuchsfl ächen. Literaturverzeichnis AUTORENKOLLEKTIV (2002): Ausländische Baumarten in Brandenburgs Wäldern. Landesforstanstalt Eberswalde. AG Boden (2005): Bodenkundliche Kartieranleitung. 5. Aufl age, Hannover. Schweizerbartsche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart: 1 438. BALLY, B., SCHNIDER, F., BUSIN, U. (1997): Energieholzproduktion in Mittel- und Niederwäldern der Schweiz - Vergleich der Wertschöpfung in der Hoch-, Mittel- und Niederwaldbewirtschaftung, Kurzbericht im Auftrag des Bundesamtes für Energiewirtschaft, Bern: 1 16. BARRETT, R. P., MEBRAHTU, T., HANOVER, J.W. (1990): Black Locust: A multipurpose tree species for temperate climates. In: Janick, J., Simon, J.E., (eds.): Advances in new crops, Timber Press, Portland: 278 283. BONGARTEN B., HUBER D., APSLEY D. (1992): Environmental and genetic infl uences on short-rotation biomass production of black locust (Robinia pseudoacacia L.) in the Georgia Piedmont. Forest Ecology and Management, 55: 315 331. BUNDESAMT FÜR NATURSCHUTZ (2011): Neofl ora-handbuch Die wichtigsten invasiven Pfl anzenarten. (URL: http://www.fl oraweb.de/neofl ora/handbuch/ robiniapseudoacacia.html#_dt2 vom 14.03.2011) BUNDESFORSCHUNGSANSTALT FÜR FORST- UND HOLZWIRTSCHAFT (2001): Die Robinie und ihr Holz. Informationsblatt (http://www. bfafh.de/bibl/pdf/robinie.pdf), 4 Seiten. BMELV (Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz), BMU (Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit) (2009): Nationaler Biomasseaktionsplan für Deutschland Beitrag der Biomasse für eine nachhaltige Energieversorgung: 1 30. BÖHMER, H.-J., HEGER, T., TREPL, L. (2000): Fallstudie zu gebietsfremden Arten in Deutschland, Umweltbundesamt, Fachgebiet II, 1.3, 1 13. BONGARTEN, B.C., MERKLE, S.A., HANOVER, J.W. (1992): Genetically improved black locust for biomass production in short-rotation plantations. In: Klass, D.L. (ed.): Energy from Biomass and Wastes, XV. Institute of Gas Technology, Chicago, IL: 391 409. DINI-PAPANASTASI, O. (2008): Effects of clonal selection on biomass production and quality in Robinia pseudoacacia var. monophylla Carr. Forest Ecology and Management, 256: 849 854. DINUS, R.J., DIMMEL, D.R., FEIRER. R.P., JOHNSON, M.A., MALCOM, E.W. (1990): Modifying woody plants for effi cent conversion to liquid and gaseous fuels. Oak Ridge National Laboratory Report ORNL/Sub/88-SC006/1, Oak Ridge, TN, 1 100. DSW 2 (Datenspeicher Waldfonds 2) (2009): Landesbetrieb Forst Brandenburg. Landeskompetenzzentrum Forst Eberswalde. DÜNISCH, O, RICHTER, H.-G., KOCH, G. (2008): Wood properties of juvenile and mature heartwood in Robinia pseudoacacia L. Wood Sci. Technol. 44, 2, 301 313. ERTELD, W. (1952): Wachstum und Ertrag der Robinie im Gebiet der Deutschen Demokratischen Republik. Dissertation an der Forstwissenschaftlichen Fakultät der Humboldt-Universität zu Berlin, Eberswalde. ERTLE, C., BÖCKER, L., LANDGRAF, D. (2008): Wuchspotenzial von Stockausschlägen der Robinie. AFZ-DerWald 18/2008: 994 995. FÜHRER, E. (2005): Robinienwirtschaft in Ungarn: I. Die Robinie im praktischen Waldbau. Forst und Holz 60: 464 466. GÖHRE, K. (1952): Die Robinie und ihr Holz. Deutscher Bauernverlag. Berlin. HARTMANN, K.-U. (2006): Biomassefunktionen als Grundlage zur Ertragsermittlung in Kurzumtriebsbeständen. In: DVFFA Sektion Ertragskunde, Jahrestagung 2006: 167 173.

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